数字化电网技术在电网规划设计中的应用
​覃玉龙
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​覃玉龙,. 数字化电网技术在电网规划设计中的应用[J]. 电网技术研究,2022.4. DOI:10.12721/ccn.2022.157154.
摘要:
众所周知,电网规划设计的目的是确保电网安全,提高电能供应质量。在整个电力系统中,以经济调度方式对整个发电站负荷进行科学分级管理,能确保整个供电系统内部分工协调一致。电网规划可以有效提升整个电力系统的运行管理水平,还能满足不同用户的实际需求,提高电力输送的安全性和稳定性。对电网规划运行的安全风险及防范对策进行分析,确保电网规划安全运行的整体质量,能保障我国电力行业的持续发展。基于此,本文主要阐述了数字化电网技术在电网规划设计中的应用。
关键词: 数字化电网技术;电网规划设计;应用
DOI:10.12721/ccn.2022.157154
基金资助:

引言

能源革命和数字革命与电力系统变革密切相关,推动了电力系统调度网络的互联互通和先进的信息、通信、控制技术在电力调度领域的应用。为构建数字化电网调度指挥体系,满足构建智慧能源互联电网的外部要求,同时适应复杂大电网调度业务数字化转型的内在需求,需要研究电力调度智能化以及数字化之间的关系和模型。

1电网规划设计中存在的问题

1.1电网输送电压不稳定

(1)电压较低。电压较低会增加电器出现故障引发火灾等严重后果的概率,目前我国家用电器正常运行的额定电压为220V,而大部分工业企业的标准用电的电压为380V,大大超过我国家用电器的额定电压。所以,电网在实际使用中,可能会由于用电量过大出现电压较低的情况,而电压较低则会降低家用电器的使用功率,导致电器损毁或者无法正常使用。(2)电压较高,由于我国目前通用的电压为220V,一旦接通过高的电压,家用电器的部分电容可能会被过高的电压所击穿引发线路短路,更容易引发火灾等安全事故,同时过高的电压会增加家用电器的功率,使其运行温度增加,进一步加大了产生火灾等事故的风险。

1.2导线破损

对于电网来说,导线是其最重要的主体部分,同时导线作为输送电能的载体,将会直接影响到电力运输的效率,对电网的安全性具有重要作用。因此,对电网安全的保障最重要的环节就在于对导线的选择上,既要考虑导线的成本问题,又要在确保不超出预算的同时选择最安全、最稳定的导线。而现在,部分承建单位为了节省建设资金,选择未达到安全标准的导线投入使用,从而对电网使用者造成极大的安全隐患。所以,相关执法部门应做好监督管理工作,对已查处的不良单位予以严格处罚,并责令其限时整改,最大限度地保障居民的生命财产安全。

2数字化电网技术在电网规划设计中的应用

2.1架构设计

2.1.1硬件架构设计

本平台的硬件架构由网络和数据库服务器、客户端、投影显示器构成,其中网络服务器负责网络需求的响应和处理,数据库服务器负责基础地理空间信息数据和输变电工程专业数据的存储和调度,客户端负责调度指令的发送以及外部需求数据的接收和解析,投影显示器负责满足多场景展示需求。该架构的设计为远程、便捷的图形展示和需求响应的可靠性提供了高效率的保障。

2.1.2软件架构设计

本平台的软件架构由横向数据流和纵向算法层构成,其中横向数据流完成了基础数据输入,算法处理和规划设计成果展示,设计人员将正射影像、高程数据、自然保护区位、矿山区位、杆塔坐标、接线方式等参数提交数字化平台,平台自动识别风险因素、生成电网布线方案和成果图;纵向算法层实现了铁塔放样、金具挂接、自动选线、载荷计算、风险识别等复杂算法的处理。

2.2数据设计

2.2.1数据类型

基础数据是地理信息系统(GIS)的重要组成部分,主要包括多分辨率、多尺度、海量的正射影像以及多精度高程、三维模型等,也是三维数字地球的支撑数据,为后续三维测量、模拟、分析提供了支持。专题数据是数字化电网平台开展业务规划设计和评审的重要支撑,提取了发电、输变电规划设计参数以及水文气象、地质地貌、生态环境、交通运输、经济人口等专题数据。

2.2.2大数据调度

数字化电网平台多源、多分辨率、多类型、多尺度的数据特点给设计人员提出了数据精细化管理的要求,尤其在海量影像、矢量数据调度与存储方面,通常采用数据预处理、影像金字塔结构、多细节层次图像存储和地图缓存技术来节省存储空间与提高渲染效率。

(1)影像金字塔是一系列图像的集合,通过梯次向下采样获得一层一层的图像,层级越高,图像容量越小,这种按逐级降低分辨率的金字塔式的存储方式,可根据三维空间分辨率的改变,实时调度所匹配的金字塔影像,从而有效减少渲染时间。

(2)多细节层次图像存储根据三维模型的节点在渲染空间中所处的位置和优先性,决定三维模型渲染的细节层次以及资源分配,并降低非优先三维模型的渲染点面数和细节度,从而提高渲染效率。

(3)地图缓存技术是将高精度、大地理范围的地图拆成小分辨率、小地理范围的动态加载技术,以解决一次性加载高精度地图造成内存占用较大带来的运行卡顿。通过运算分析,精准调度视角范围内的地图,同时释放视角范围外的地图空间,可有效提升系统运行效率。

2.2.3数据库设计

精准高效的数据库设计可有效提升系统运行效率,本文结合基础数据和专题数据的类型特点,对其进行了逻辑、业务划分,将所有数据划分为系统库、功能业务库、电力设备基础库等各类数据库,并将所有数据存储在服务器端,各类数据类型划分如下。

(1)系统库。主要存储用户信息、角色信息、功能信息、日志信息等系统运行本身所需存储的信息。

(2)功能业务库。各个高级功能的数据库支持,包括本地数据库和中间数据库。

(3)电力设备基础库。主要存储三维系统中所展示的变电设备、输电设备;亦包括交叉跨越、协议区等信息。存储设备所处的空间位置、相互关系、模型信息等,是系统输变电三维展示的核心。

(4)模型库。是所有三维模型文件存储的地方,包括基础模型也包括定制模型。

(5)影像及地形库。存储航飞影像、高程等影像数据。

(6)基础地理信息库。存储道路、行政区、管线等矢量信息。

(7)专题数据库。存储冰区、污区、地震区等专题信息。

2.3三维设计控件

(1)三维浏览控件主要用于实现三维场景定位、切换、浏览,以及对输电线路巡察和专题业务查询的相关功能;

(2)空间分析控件主要实现了三维空间量测与空间计算分析两大模块,可对选择的三维对象进行点、线、面的空间量测以及高级的淹没、断面、通视、坡度等分析计算;

(3)辅助规划控件主要是对电网规划所需的电网专题、交通环境、经济人口等数据进行的分类和整合,有效提高工作效率以及规划方案的经济性、合理性;

(4)辅助设计控件主要用于变电站站址和输电线路路径选择,是基于丰富的数据资源和出众的空间分析能力,在三维场景中叠加各类环境和电网专题数据,辅助开展各类专题设计,并可进行设计成果的三维展示。

结语

对电网线路进行设计时,要时刻注意其安全性,必须充分结合当地实际情况,有针对性地选择布局方案,最大限度减少安全隐患的出现。线路设计要在保证电网安全的前提下,合理降低铺设成本,减少不必要的资金支出。数字化电网平台在集成丰富的地理信息和电网专业数据的基础上,通过构建覆盖拟规划设计区域主网架和配电网架的输电线路、电源点和变电站,以及针对电网规划设计定制开发的辅助规划设计功能模块,可最大限度提高前期工作效率及投资建设效益。

参考文献

[1]任培祥,朱中耀,李鑫,等.三维全景智能电网支撑平台的关键技术研究与应用[J].电力勘测设计,2009(4):51-56.

[2]邵全,纪陈云,李军.三维全景及全景动态融合技术在智能变电站管理中的应用[J].电子技术与软件工程,2018(4):168-168.

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